(57)【要約】      （修正有）【課題】厚みの薄い金属板の加工によって、形状自由度の高い立体構造金属板を得る加工方法並びにそれによって得られる立体構造金属板を提供すること、及び該立体構造金属板を組合せて多層立体構造金属板を形成し、各層に熱的機能材を内包させた機能性多層立体構造金属板を提供する。【解決手段】円形開口部を有するプレス加工雌型１１と、円筒形棒状プレス雄型１２との間に金属板１３を挿入し、１２を回転させながら１１に貫入させることによって、１３にほぼ円錐状の突起接合部１５を形成した金属板を形成する。このようにして加工された金属板を、突起接合部と無突起接合部をかん合、溶接、接着などによって接合することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形開口部を有するプレス加工雌型と、該雌型よりも径が小さい円筒形棒状プレス雄型との間に金属板を挿入し、該雄型を回転させながら該雌型に貫入させることによって、該金属板に複数の円錐状突起接合部を形成する金属板の加工方法。
【請求項２】
前記の、複数の円錐状突起接合部を有する金属板と、複数の円錐状突起接合部又は無突起接合部を有する金属板の接合部が相互に重なる位置で、所定高さを有するように金属板相互を接合することによって形成される立体構造金属板。
【請求項３】
前記の複数の円錐状突起接合部を有する金属板と、複数の円錐状突起接合部又は無突起接合部を有する金属板を、所定の曲率となるようにプレスにより一軸曲げ及び／又は二軸曲げ加工して得られる曲面加工板を相互に接合部で接合することによって形成される請求項１に記載の曲面立体構造金属板。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の立体構造金属板を、多層に組合せることによって得られる多層立体構造金属板。
【請求項５】
請求項２〜４に記載の立体構造金属板を、内部に空間を内包するように相互に組合せて形成される単層又は多層中空立体構造金属板。
【請求項６】
請求項４に記載の多層立体構造金属板において、その内部各層が断熱層、蓄熱層、輻射層、集熱層、放熱層又は結露層のうち、少なくとも２層以上の組合せで構成されたことを特徴とする機能性多層立体構造金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物、機体、車体などの構造物を、厚みの薄い金属板の加工によって形成する形状自由度の高い立体構造金属板及びその加工方法、該立体構造金属板を組合せて得られる多層立体構造金属板及び各層に熱的機能材を内包させた機能性多層立体構造金属板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス加工した金属板や切断した金属板を組み立てて立体構造金属板を形成する発明は、特許文献１及び特許文献２に示すように、これまでもあった。
【０００３】
【特許文献１】特開平８-１７７１６５号公報
【特許文献２】特開平７-１６９６８号公報
【０００４】
特許文献１は、金属性の構造部材をプレス折り曲げ加工により多角形の単位トラス構造部を成形し、この単位トラス構造部を複数連続させることにより構成される構造材に関わるものであり、軽量で曲げモーメントの強いことに特長があるとされている。
【０００５】
又、特許文献２は、１枚の板を部分的に弾性変形させ、他の部分をプレス、ダイス、ロール等の冶具により塑性変形させた板と、平板とを組合せ、溶接、接着等により接合して立体構造を構成し、軽量で剛性の高い構造体を製造する方法に関するものである。
【０００６】
このように、従来の技術は、軽量で剛性や強度の高い立体構造体を構成するための構成材及びその製造方法に関わるものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術は、プレス加工などの単位の形態が、金属板全面に厳格な幾何学的秩序をもたらすため、自由な形状の立体構造金属板を形成することが困難であった。またプレス加工深さを変更するためには多種の金型を用意し、交換しながら加工せねばならず、断面厚みの変化する立体構造金属板を形成することが困難であった。このため、製品の適用範囲が制限され、製造効率の上昇、製造コスト低減のめどがたてにくかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような欠点を除くためになされたもので、金属板を面外方向に任意の矢高でプレス形成することを可能とし、またプレス突起部の底面の形状を円形として、自由な幾何学的配列を可能とすることを特徴としている。このため、金属板を一軸、二軸曲面に自由に形成することができ、また、厚みの変化する金属板を製造することが可能である。
【０００９】
具体的には、金属板に複数の円錐状突起接合部を形成する加工方法として、円形開口部を有するプレス加工雌型と、該雌型よりも径が小さい円筒形棒状プレス雄型との間に該金属板を挿入し、該雄型を回転させながら該雌型に貫入させる加工方法が提供される。
【００１０】
次に、上記の加工方法によって作製された複数の円錐状突起接合部を有する金属板と、複数の円錐状突起接合部又は無突起接合部を有する金属板の接合部が相互に重なる位置で、所定高さを有するように金属板相互を接合することによって立体構造金属板を形成する。
【００１１】
そして、前記の金属板を、所定の曲率となるようにプレスにより一軸曲げ及び／又は二軸曲げ加工して得られる曲面加工板を相互に接合部で接合することによって曲面立体構造金属板を形成することができる。
【００１２】
更に、前記の立体構造金属板を、多層に組合せることによって得られる多層立体構造金属板を提供し、更には、これらの立体構造金属板を、内部に空間を内包するように相互に組合せて単層又は多層中空立体構造金属板を形成することが可能である。
【００１３】
そして、前記の多層立体構造金属板の内部各層が、断熱層、蓄熱層、輻射層、集熱層、放熱層又は結露層のうち少なくとも２層以上の組合せで構成された機能性多層立体構造金属板を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、これまでの立体構造金属板では困難であった自由な形状の形成が容易となった。本発明による立体構造金属板は、軽量である割に剛性が高く、自由な厚みや曲面を形成でき、シェル面として非常に大きな架構スパンをかけ渡すことができ、応用性が極めて広い。又、本立体構造金属板は、同一の加工機構を連続的に用いて形成することが可能であり、経済性、効率性に優れている。
【００１５】
又、多層立体構造板の内部各層にエネルギー変換機能を内蔵させることにより、自然エネルギーの活用や、省エネルギーの機能を、構造体内部に付与させることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の好適な一実施形態を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記の実施形態によって限定されるものでなく、その主旨を変更することなく様々に改変して実施することが出来る。
【００１７】
最初に、複数の円錐状突起接合部を有する立体構造金属板の加工方法について以下に説明する。図１に示すように、円形開口部を持つプレス加工雌型１１と、該雌型１１よりも径が小さい円筒形棒状プレス雄型１２との間に金属板１３を挿入し、該雄型１２を回転させながら該雌型１１の開口部に貫入させることによって、金属板１３にほぼ円錐状の突起接合部１５を形成した金属板を形成する。
【００１８】
次に、このようにして加工された金属板を、図２に示すように、突起接合部２１と突起のない接合部２２を向かい合わせるようにして重ね、かん合、溶接、接着などによって接合する。このように形成される立体構造金属板は、シェル面を多く含むため、軽量でありながら構造的に強靱である。円錐状の突起接合部２１の高さは、雌型１１と雄型１２の貫入深さを変化させることによって任意に決定できるため、高さの変化した金属板が、同一の加工方法で形成できる。これらを接合し組みあわせることによって、図３のように、断面厚みの変化する立体構造金属板が形成できる。
【００１９】
次に、図４に示すように、表面側と裏面側の突起接合部４１および４２の位置ピッチを変化させ、かつ適切に曲げ加工することによって、一軸方向の曲面を有する立体構造金属板を形成することができる。又、図５に示すように、金属板に突起接合部を形成する際、雌型５１の断面と対応するように下面に円錐状のテーパを施した押さえ型５４を設け、雄型５２を貫入させると同時に、該雌型５１と該押さえ型５４を対応させる。そして、該押さえ型５４のテーパにより、板面に一定曲率が与えられ、該曲率が累積することにより、板面全体が二軸方向に曲げ形成される。又、板面の曲げ方向を反転させるために、押さえ型５６が５４の代わりに用いられる。このような機構により加工された、曲面金属板を、上記と同様に、相互に組みあわせることによって、図６に示すような二軸曲面立体構造金属板が形成できる。
【００２０】
上記の立体構造金属板は、さらに多層に重ねあわせることができる。金属板の間には、連続した中空層がある。そのため、該中空層に、発泡ウレタンなどの断熱材、相転移パラフィンなどの蓄熱材、水や空気などの熱取得材ないし熱輻射材などを充填あるいは流動させることが容易である。このようにして形成される断熱層、蓄熱層、輻射層、集熱層、放熱層又は結露層などを含んだ機能性多層立体構造金属板は、これを利用して形成される建造物、機体、車体などの内部空間の断熱、冷暖房などの環境制御機能を実現する手段として利用できる。又、建造物、機体、車体が外部環境から受ける太陽エネルギー、外気温度エネルギーなどを取得あるいは放散する手段としても利用できる。
【００２１】
例えば、図７に示すように、５層からなる立体構造板の中心層に断熱材７１、外層と隣り合う室内側及び室外側に蓄熱材７３、室外側の最外層に、放・集熱空気層７２、室内側の最内層に結露層７６を設け、さらに、断熱層７１を挟む金属板の接合部にペルチェ素子を用いたヒートポンプ７５を設け、また、その他の接合部に熱絶縁体として働く構造ジョイント７４を配することによって、冷暖房機能を有する立体構造金属板が形成される。
【００２２】
更に、図８に示すように、上記の立体構造金属板を使用して、内部に空間を内包させるように形成することができる。このため、加工済み金属板を大量に積層させることなく大断面積の立体構造金属板が形成できる。中空部は、上記のような各種の機能層として利用できる他、格納器としても利用できる。
【００２３】
同様に、図９に示すように、弾性変形が容易な金属板によって立体構造金属板相互を結合することにより、バネ状に厚み変化を生ずる立体構造金属板を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】金属板に円錐状突起接合部を形成するためのプレス加工用金型と加工方法を示す概略図である。
【図２】立体構造金属板の組立て方法を示す透視投影図である。
【図３】断面厚みの変化した立体構造金属板を示す断面図である。
【図４】一軸曲面を有する立体構造金属板を示す透視投影図である。
【図５】金属板の板面を曲げ成形しながら、円錐状突起接合部を形成するためのプレス加工用金型と加工方法を示す概略図である。
【図６】ニ軸曲面を有する立体構造金属板を示す透視投影図である。
【図７】熱交換機能を層内に内在させた機能性多層立体構造金属板を示す概略図である。
【図８】内部に空間を内包させた中空立体構造金属板を示す断面図である。
【図９】厚み方向に弾性変形容易な立体構造金属板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１  円形開口部を有するプレス加工雌型
１２  １１に対応する円筒形棒状プレス加工雄型
１３  金属板
１４  押さえ金型
１５  円錐状の突起接合部
２１  突起接合部
２２  ２１に対応する無突起の接合部
４１  表面側突起接合部
４２  裏面側突起接合部
５１  二軸曲面立体構造金属板を成形するための雌型
５２  ５１に対応する雄型
５３  金属板
５４、５６  円錐状テーパを有する押さえ金型
７１  断熱材
７２  室外側の放・集熱空気層
７３  蓄熱材
７４  構造ジョイント
７５  ヒートポンプ
７６  室内側結露層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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